Обзор подшипников для шпинделя
Подшипники шпинделя – важнейшая его составляющая, которая обеспечивает скоростное вращение вала с закреплённым на нём инструментом и позволяет вести обработку металлов без биения с высокой точностью резания. Шпиндельные подшипники применяются на токарных, фрезерных, сверлильных и других металло- и деревообрабатывающих станках.
Шпидельные подшипникиДля бесперебойного процесса обработки металлов и древесины резанием подшипник шпинделя должен соответствовать следующим критериям:
- Обладать высокой износоустойчивостью.
- Быть кинематически точным.
- Обладать способностью воспринимать большие нагрузки как в осевом, так и в радиальном положении.
- Работать на больших оборотах и скоростях.
При проектировании станочных шпинделей наибольшее распространение и признание получили шариковые 
Они являются наиболее высокоточными, имеют небольшой момент трения, способны выдержать большие нагрузки и обеспечить высокую скорость при обработке металлов или древесины резанием.
Один подшипник такого вида может выдерживать нагрузку только в одном осевом направлении. Поэтому для увеличения нагрузочной способности подшипники устанавливают комплектом по несколько штук в одном направлении.
Такой вид расположения имеет название DT (тандем) и является наиболее широко применяемым для установки подшипников на валу шпинделя. Для того, чтобы шпиндель воспринимал нагрузки не только в осевом, но и в радиальном направлении, пара подшипников должна располагаться на обоих концах вала, причём комплекты подшипников обязательно должны быть направлены в разные стороны. А для силовых шпинделей, с целью достижения максимальной нагрузки, допустимо применение комплекта из трех или четырёх радиально-упорных подшипников.
Характеристика шпиндельных подшипников
Технические характеристики подшипников для шпинделей станков – это основные параметры, по которым можно судить о сфере применения и условиях работы того или иного подшипника, сравнивать их друг с другом, для выбора оптимального варианта.
Эти параметры подшипников являются стандартизованными и указываются производителем.
К основным техническим параметрам подшипников относятся:
- Размеры и масса (наружный диаметр, посадочный диаметр подшипника, ширина).
- Максимальная статическая и динамическая нагрузка. Статическая нагрузка – радиальная нагрузка, при которой подшипник способен деформироваться. А динамическая – постоянная осевая нагрузка, которую подшипник способен выдержать в течение своего базового ресурса.
- Долговечность. Это реальный ресурс подшипника до появления признаков износа. Данный параметр зависит от влияния множества факторов: высоких нагрузок, температурного режима, чистоты смазочного вещества и наличия в нем различных присадок, действующей силы трения на подшипник.
- Класс точности. Для шпинделей станков используются радиально -упорные подшипники только высокого и прецизионного класса точности. Так как этот критерий влияет на точность установки инструмента, плавность работы, скорость вращения.
- Материал подшипника и тел качения (сталь, керамика или полимер). Материал, из которого изготовлен подшипник, влияет на его долговечность, работоспособность, возможность принимать высокие нагрузки.
- Скорость вращения подшипника (предельное значение – при котором он не разрушается, номинальное – при котором он не перегревается). Этот критерий зависит от действующей на него нагрузки и вязкости смазочного вещества.
- Рабочая температура. Зависит от конструкции подшипника, от его силы трения, условий работы и нагрузки. При перегреве подшипника снижается скорость работы самого шпинделя.
Эти параметры зависят только от конструкции самого подшипника и его размеров и влияют на срок службы и эксплуатации подшипника.
Гибридные подшипники и их преимущества
Сегодня большое распространение и применение на производстве получили подшипники с керамическими телами качения, вместо обычных стальных.
Такие подшипники называются гибридными.
Основное достоинство и отличие гибридных подшипников – это шарики, изготовленные из нитрида кремния (Si3N4), благодаря которым гибридные подшипники имеют возможность работать при более низких температурах, нежели подшипники со стальными телами качения. Они обладают более высокой жесткостью, что позволяет им быть менее восприимчивыми к вибрациям.
Помимо этого, в сравнении со стальными, гибридные подшипники с керамическими телами качения имеют еще ряд преимуществ:
- способны обеспечить работу на более высоких скоростях вращения;
- более долговечны;
- обладают высокой термостойкостью;
- устойчивость керамики к электрическому току;
- высокая надёжность и срок службы.
Покупая шариковые радиально-упорные подшипники для шпинделя необходимо тщательно изучить все его характеристики и сопоставить с условиями работы.
При выборе подшипника также важно обратить внимание на угол контакта, который определяет соотношение осевой и радиальной нагрузки. Прослеживается чёткая закономерность: чем больше радиальная нагрузка, тем меньше угол контакта, с увеличением угла контакта возрастает и осевая нагрузка. Самыми широко используемыми считаются углы контакта: 12°, 15°, 25°.
Сегодня все большей популярностью пользуются шпиндельные радиально-упорные подшипники зарубежных производителей. Например, фирмы MOCHU, которая представляет большой ассортимент типоразмеров подшипников с двойными уплотнителями DTA, отличающиеся высокой точностью и скоростью работы.
Шпиндельная бабка токарного станка
Шпиндельная бабка содержит корпус (1), в котором на подшипниках установлен шпиндель (2), привод вращения шпинделя и привод поворота шпинделя.
На шпинделе закреплено зубчатое колесо (3). Привод поворота шпинделя содержит электродвигатель (6) и редуктор (7), закрепленные на кронштейне (8). Кронштейн (8) снабжен прямолинейными направляющими и установлен с возможностью перемещения по прямолинейным направляющим плиты (12). Плита (12) закреплена на корпусе шпиндельной бабки таким образом, что зеркало ее направляющих расположено перпендикулярно оси шпинделя, а плоскость симметрии направляющих совпадает или параллельна плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось выходного зубчатого колеса редуктора. Перемещают кронштейн (8) при помощи гидравлического цилиндра (13). В крайнем верхнем положении кронштейна выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым колесом (3), закрепленным на шпинделе. Датчик угла поворота считывает информацию об угле поворота шпинделя. Тормоз предназначен для останова шпинделя в нужном положении. Данное техническое решение обеспечивает высокую точность работы привода поворота шпинделя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Полезная модель относится к станкостроению, а именно к шпиндельным бабкам специальных токарных станков, предназначенных для обработки роторов турбокомпрессоров путем их обточки и последующего фрезерования шпоночных пазов и сверления радиальных и осевых отверстий при помощи инструментальной головки, закрепленной в суппорте станка.
Известна шпиндельная бабка токарно-фрезерного станка с ЧПУ модели 1730 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках шпиндель, привод вращения шпинделя и привод поворота шпинделя, содержащий закрепленные на кронштейне электродвигатель и редуктор, причем ось выходного зубчатого колеса редуктора параллельна оси шпинделя, а кронштейн установлен с возможностью перемещения из одного крайнего положения в другое так, что в одном из его крайних положений выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе [1730.20.000СБ. Бабка шпиндельная. Сборочный чертеж; 1730.
25.000СБ Привод координаты «С». Сборочный чертеж. ОАО «Рязанский станкостроительный завод. 2004 г.] – прототип.
Недостатком этой шпиндельной бабки является то, что кронштейн привода поворота из одного крайнего положения в другое перемещается за счет его поворота вокруг оси, закрепленной на корпусе бабки. При этом выходное зубчатое колесо редуктора движется по дуге окружности. Поэтому при вхождении зубьев выходного зубчатого колеса редуктора в зацепление с зубьями зубчатого колеса шпинделя происходит трение зубьев их боковыми поверхностями друг о друга. В результате увеличивается износ зубьев. Наличие зазора между осью поворота и отверстием в кронштейне позволяет кронштейну отклоняться от вертикального положения, из-за чего ось выходного зубчатого колеса редуктора может отклоняться от положения,
параллельного оси зубчатого колеса шпинделя, и располагаться под углом к ней. Из-за этого происходит неравномерный износ зубьев обоих зубчатых колес. Все это приводит к тому, что со временем привод поворота шпинделя теряет свою точность.
Это снижает точность работы станка, может привести к браку.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение точности работы станка.
Для решения этой задачи шпиндельная бабка токарного станка, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках шпиндель, привод вращения шпинделя и привод поворота шпинделя, содержащий закрепленные на кронштейне электродвигатель и редуктор, причем ось выходного зубчатого колеса редуктора параллельна оси шпинделя, а кронштейн установлен с возможностью перемещения из одного крайнего положения в другое так, что в одном из его крайних положений выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе, согласно полезной модели, дополнительно снабжена закрепленной на корпусе шпиндельной бабки плитой с прямолинейными направляющими, кронштейн также снабжен прямолинейными направляющими и установлен с возможностью перемещения по направляющим плиты, при этом плита закреплена таким образом, что зеркало ее направляющих расположено перпендикулярно оси шпинделя, а плоскость симметрии направляющих совпадает или параллельна плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось выходного зубчатого колеса редуктора.
Для того, чтобы точно остановить кронштейн в его крайнем положении и, тем самым, обеспечить точное межосевое расстояние между выходным зубчатым колесом редуктора и зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе, в кронштейне выполнено окно, а на плите закреплен упор, взаимодействующий со стенкой окна в том крайнем положении кронштейна, в котором выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым
колесом, закрепленным на шпинделе.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображена предлагаемая шпиндельная бабка, вид спереди; на фиг.2 – вид А по фиг.1; на фиг.3 – разрез В-В по фиг.2; на фиг.4 – выносной элемент Б по фиг.1.
Шпиндельная бабка содержит корпус 1, в котором на подшипниках установлен шпиндель 2, привод вращения шпинделя и привод поворота шпинделя. На шпинделе закреплено зубчатое колесо 3. Привод вращения шпинделя выполнен в виде электродвигателя (не показан), от которого вращение при помощи ременной передачи 4 передается на шкив 5 входного вала шпиндельной бабки.
Привод поворота шпинделя содержит электродвигатель 6 и редуктор 7, закрепленные на кронштейне 8. Ось выходного зубчатого колеса 9 редуктора параллельна оси шпинделя. Кронштейн 8 снабжен прямолинейными направляющими 10 и установлен с возможностью перемещения по прямолинейным направляющим 11 плиты 12 из одного крайнего положения в другое. В крайнем верхнем положении кронштейна выходное зубчатое колесо 9 редуктора взаимодействует с зубчатым колесом 3, закрепленным на шпинделе.
Плита 12 закреплена на корпусе шпиндельной бабки таким образом, что зеркало ее направляющих 11 расположено перпендикулярно оси шпинделя, а плоскость симметрии Г направляющих 11 совпадает или параллельна плоскости Д, проходящей через ось шпинделя 2 и ось выходного зубчатого колеса 9 редуктора. Если редуктор 7 закреплен на кронштейне 8 таким образом, что ось выходного зубчатого колеса 9 редуктора расположена в плоскости симметрии направляющих 10 кронштейна (как на фиг.2, 3), то плиту 12 закрепляют на корпусе шпиндельной бабки таким образом, чтобы плоскость симметрии Г направляющих 11 совпадала с плоскостью Д, проходящей через ось шпинделя и ось выходного зубчатого колеса редуктора.
Если же редуктор 7 закреплен на кронштейне 8 таким образом, что ось выходного зубчатого колеса 9 редуктора расположена вне плоскости
симметрии направляющих 10 кронштейна, то плиту 12 закрепляют таким образом, чтобы плоскость симметрии Г направляющих 11 была параллельна плоскости Д, проходящей через ось шпинделя и ось выходного зубчатого колеса редуктора. И в том, и в другом случае при перемещении кронштейна 8 ось выходного зубчатого колеса 9 редуктора будет перемещаться параллельно оси шпинделя в плоскости Д, проходящей через ось этого колеса и ось шпинделя.
Перемещают кронштейн 8 при помощи гидравлического цилиндра 13, корпус которого закреплен на плите 12, а шток прикреплен к кронштейну 8. В кронштейне выполнено прямоугольное окно. На плите закреплен упор 14, взаимодействующий со стенкой окна в крайнем верхнем положении кронштейна. За счет этого обеспечивается точный останов кронштейна в этом положении и обеспечивается точное межосевое расстояние между осями выходного зубчатого колеса редуктора и зубчатого колеса шпинделя Датчик 15 угла поворота считывает информацию об угле поворота шпинделя.
Тормоз 16 предназначен для останова шпинделя в нужном положении.
Работает шпиндельная бабка следующим образом. Для того, чтобы повернуть шпиндель на нужный угол, отключают электродвигатель привода вращения шпинделя и выводят шпиндель из зацепления с зубчатыми колесами шпиндельной бабки. При помощи гидроцилиндра 13 перемещают кронштейн 8 в крайнее верхнее положение до упора нижней стенкой прямоугольного окна кронштейна в упор 14. Выходное зубчатое колесо 9 редуктора входит в зацепление с зубчатым колесом 3 шпинделя. Подают питание на электродвигатель 6 привода поворота. Через выходное зубчатое колесо 9 редуктора и зубчатое колесо 3 вращение передается на шпиндель. Датчик 15 угла поворота передает информацию об угле поворота шпинделя в устройство числового программного управления (ЧПУ) станка. При достижении нужного угла поворота устройство ЧПУ выдает сигнал на выключение электродвигателя 6 привода поворота и включение тормоза 16 шпинделя. От гидростанции станка масло под давлением подается в
гидроцилиндры тормоза.
Поршни гидроцилиндров выдвигаются и закрепленными на них тормозными колодками зажимают зубчатое колесо 3, закрепленное на шпинделе. После этого при помощи инструментальной головки, закрепленной на суппорте станка, производят обработку ротора турбокомпрессора. Например, можно произвести фрезерование шпоночных пазов и сверление отверстий.
Благодаря тому, что зеркало направляющих плиты расположено перпендикулярно оси шпинделя, и благодаря высокой точности направляющих плиты и кронштейна, ось выходного зубчатого колеса редуктора располагается параллельно оси шпинделя и, соответственно, оси зубчатого колеса, закрепленного на шпинделе. За счет того, что ось выходного зубчатого колеса редуктора перемещается в плоскости, проходящей через ось этого колеса и ось шпинделя, зубья выходного зубчатого колеса с минимальным трением входят в зацепление с зубьями зубчатого колеса шпинделя. Благодаря точному останову кронштейна в крайнем верхнем положении обеспечивается точное межосевое расстояние между осями выходного зубчатого колеса редуктора и зубчатого колеса шпинделя.
Все это способствует высокой точности работы привода поворота шпинделя и сохранению этой точности длительное время.
Данное техническое решение реализовано в конструкции специального токарного станка с ЧПУ модели РТ958РФ3-6 производства Рязанского станкостроительного завода.
1. Шпиндельная бабка токарного станка, содержащая корпус, установленный в корпусе на подшипниках шпиндель, привод вращения шпинделя и привод поворота шпинделя, содержащий закрепленные на кронштейне электродвигатель и редуктор, причем ось выходного зубчатого колеса редуктора параллельна оси шпинделя, а кронштейн установлен с возможностью перемещения из одного крайнего положения в другое так, что в одном из его крайних положений выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена закрепленной на корпусе шпиндельной бабки плитой с прямолинейными направляющими, кронштейн также снабжен прямолинейными направляющими и установлен с возможностью перемещения по направляющим плиты, при этом плита закреплена таким образом, что зеркало ее направляющих расположено перпендикулярно оси шпинделя, а плоскость симметрии направляющих совпадает или параллельна плоскости, проходящей через ось шпинделя и ось выходного зубчатого колеса редуктора.
2. Шпиндельная бабка по п.1, отличающаяся тем, что в кронштейне выполнено окно, а на плите закреплен упор, взаимодействующий со стенкой окна в том крайнем положении кронштейна, в котором выходное зубчатое колесо редуктора взаимодействует с зубчатым колесом, закрепленным на шпинделе.
Что такое шпиндель токарного станка и как он работает?
Последнее обновление: Чарльз Уилсон, 20 декабря 2022 г.
Вы, наверное, слышали о токарном станке, если вы новичок, который хочет работать с большими металлическими заготовками или заготовками из дерева.
Однако вы можете не слишком хорошо разбираться в шпинделе. Этот интегрированный вал является важной частью любого токарного станка, поскольку он удерживает вашу заготовку .
Здесь я расскажу все, что вам нужно знать о шпинделе токарного станка, а также о том, как выбрать новый шпиндель, скорость и правильное обслуживание шпинделя.
Ключевые выводы
- Шпиндели токарных станков предназначены для надежного удержания и вращения всего, над чем вы работаете. Они обеспечивают вращение, необходимое для вашего токарного станка.
- Шпиндель является наиболее важной частью токарного станка, поскольку он вращает заготовку.
- Шпиндель обычно имеет патрон, сконфигурированный для надежного захвата заготовки.
- Тип шпинделя токарного станка определяет максимальную скорость шпинделя вашего станка.
- Для обработки металлических пакетов потребуются мощные шпиндели.
Они обеспечивают вращение, необходимое для вашего токарного станка.Содержание
Для чего используются шпиндели токарных станков?
Основное назначение шпинделя токарного станка — надежно удерживать заготовку на протяжении всего процесса обработки.
Закрепите режущий инструмент и заготовку на токарном станке и включите шпиндель. Электродвигатели в передней бабке вашего токарного станка будут вращать вашу заготовку по желаемой траектории инструмента.
Изменение инструмента и ориентации вашей заготовки также изменит траекторию движения инструмента, что поможет вам обрезать заготовки для различных целей по мере необходимости.
Шпиндели не являются универсальными деталями , поскольку они предназначены для различных токарных станков и обработки различных материалов.
Размер вашего патрона и шпинделя определяет материалы, с которыми вы можете работать. Поскольку патрон прикреплен к шпинделю и удерживает заготовку, токарному станку потребуется более широкий шпиндель и патрон для больших заготовок.
Что такое шпиндель токарного станка?
Шпиндель токарного станка часто встречается в таких больших станках, как станки с ЧПУ. Его вращательное движение облегчает процесс обработки .
Шпиндель токарного станка обычно состоит из металлической пластины, прикрепленной к валу в передней бабке вашего токарного станка.
Ваша заготовка будет удерживаться патроном шпинделя и помещаться между передней и задней бабками на протяжении всего процесса обработки. Убедитесь, что заготовка закреплена горизонтально над станиной станка.
Если смотреть на ваш токарный станок, шпиндель должен быть установлен на интегрированном валу, который выступает из передней бабки вашего станка с левой стороны, а задняя бабка — с правой.
Иногда задняя бабка токарного станка имеет шпиндель, но этот шпиндель обычно не вращается . Обычно вы можете изменить скорость вращения шпинделя в зависимости от ваших потребностей.
Как работают токарные станки?
Прежде чем я перейду к скромному шпинделю, расскажу о важности токарного станка. Эти большие машины используются для обработки дерева или металла.
Токарные станки лучше всего рассматривать как противоположность дрели; вместо того, чтобы вращающийся инструмент врезался в вашу заготовку, заготовка вращается вокруг стационарного инструмента по желаемой траектории движения инструмента.
Токарные станки также известны как «токарные» станки , потому что вы «точите» заготовку на протяжении всего процесса обработки.
Эти токарные станки считаются «отцами всех других станков», потому что их изобретение привело к разработке новых инструментов.
Токарный станок помогает контролировать траекторию движения инструмента , чтобы избежать ошибок в готовом изделии, и его можно использовать для изготовления таких изделий, как чаши или предметы мебели.
Размер и сложность вашего токарного станка будут зависеть от того, являетесь ли вы любителем или профессиональным механиком, а также от размера вашей мастерской.
Токарные станки по дереву или металлу?
Надеюсь, это очевидно, но тип вашего станка также повлияет на нужный вам шпиндель. Поскольку токарные станки по дереву могут обрабатывать древесину, эти меньшие токарные станки также могут обойтись менее прочными деталями .
Обработка металлических штабелей — это отдельная история. Поскольку металлообрабатывающие станки , как правило, больше, им также потребуются шпиндели повышенной прочности.
Такие тяжелые шпиндели лучше сконструированы, чтобы выдерживать нагрузку при выполнении больших объемов операций. Я рекомендую потратиться на ваш металлический токарный станок , чтобы избежать возможных проблем в будущем.
В этом разделе я упомянул дерево и металл, но не ограничивайтесь этими двумя материалами! Вы можете работать со многими другими материалами на токарном станке, если у вас есть соответствующие инструменты.
Различные инструменты, такие как алмазные или твердосплавные лезвия, прорезают траекторию инструмента через такие материалы, как сталь или камень. Убедитесь, что вы правильно настроили режущий инструмент, чтобы избежать ошибок траектории движения инструмента.
Как выбрать токарный шпиндель
Как один из самых важных станков в вашей мастерской, вам лучше быть готовым к тщательному выбору шпинделя токарного станка, особенно если вы хотите точно обрабатывать металлическую заготовку!
Учитывайте потребности вашего рабочего места
Если вам нужна пара больших токарных станков для вашей мастерской, вам потребуются сверхмощные шпиндели.
Такие тяжелые шпиндели подходят только к большим машинам, которые могут их разместить и правильно использовать. Новые тяжелые шпиндели стоят дорого, но если вы уже купили токарный станок, вы уже это знаете.
Я хочу подчеркнуть следующее: НЕ поддавайтесь искушению удешевить ваш новый шпиндель токарного станка, если только вам не нужна деталь с более коротким сроком службы.
Не забудьте купить то, что может снять стресс!
Какой у вас материал?
Токарный станок используется для обработки дерева или металла, в зависимости от вашего материала и размера станка. Тем не менее, я хочу внести ясность: токарные станки по дереву обычно меньше, чем станки по металлу, , и они также не предназначены для тех же спецификаций!
Если вы работаете в основном с деревом, я рекомендую поискать токарные станки меньшего размера, которые поместятся дома или в небольшом магазине.
Токарные станки по металлу доступны для вашего дома или небольшого магазина, но они лучше подходят для легких операций.
Как и следовало ожидать, небольшие токарные станки имеют меньшие шпиндели и подшипники, которые не могут выдерживать такой же уровень нагрузки, как более крупные станки.
Какая скорость шпинделя вам нужна?
Скорость вращения шпинделя зависит от размера вашего токарного станка. Например, небольшой токарный станок по дереву может лучше работать с высокоскоростным шпинделем для более высокой точности.
Напротив, я обнаружил, что более крупная машина обычно требует, чтобы крутящий момент превышал скорость. Также необходимо учитывать материал, с которым вы работаете.
При выборе станка рекомендую ориентироваться на минимальное число оборотов вместо максимального числа оборотов.
В зависимости от того, работаете ли вы с деревом или металлом, минимальные обороты вашего токарного станка будут на больше, чем на в процессе обработки.
Шпиндели увеличенного размера
Я обнаружил, что размер вашего шпинделя является основным ограничивающим фактором определяет размер обрабатываемой детали. В конце концов, для более крупной машины потребуется больший шпиндель.
Это также включает в себя патрон, так как размер вашего патрона шпинделя ограничивает ваши заготовки. Я упоминал об этом раньше, но больший патрон должен быть присоединен к большему шпинделю.
Поскольку скорость и вращение шпинделя являются основными источниками вибрации в токарном станке, я бы рекомендовал приобрести более прочный шпиндель, который не сломается при работе с большими объемами.
Конечно, я предполагаю, что вы обрабатываете такие материалы, как сталь или другие сплавы. Если вместо этого вы обрабатываете дерево или пластик, вам не понадобится прочный шпиндель.
Типы шпинделей
Независимо от того, используете ли вы станки для обработки дерева или металла, вы столкнетесь с одним из этих типов шпинделей. Я должен отметить, что токарные станки могут иметь несколько шпинделей .
Первичный шпиндель обычно самый большой, с самым большим корпусом шпинделя. Если вы обсуждаете «шпиндель» без каких-либо уточнений, то обычно это основной шпиндель.
Шпиндель с прямым приводом
Большинство современных токарных станков будут оснащены шпинделями с прямым приводом (также называемыми встроенными шпинделями), поскольку они раскручиваются быстрее, чем их аналоги с ременным приводом, и более удобны для крупносерийного производства.
Эти шпиндели больше не имеют внешнего двигателя, вместо этого подключают двигатель непосредственно к шпинделю внутри корпуса шпинделя.
Это позволяет токарному станку достигать более широкого диапазона скоростей.
Хотя эта конфигурация имеет ограниченную мощность и крутящий момент, она все же может достигать скоростей от 20 000 до 60 000 об/мин . Вам также не придется беспокоиться о проблемах с внешним ремнем двигателя!
Если вам нужен токарный шпиндель для точных и легких операций, я рекомендую использовать этот моторный шпиндель. Он лучше подходит для деревянных заготовок и других более мягких материалов.
Несмотря на то, что они более энергоэффективны, чем шпиндели с ременным приводом, эти шпиндели дороже в установке и обслуживании в случае возникновения проблем.
Шпиндель с зубчатым приводом
Эти шпиндели токарных станков находятся между прямым приводом (DD) и ременным приводом, по крайней мере, с точки зрения числа оборотов в минуту. Хотя они быстрее, чем шпиндели с ременным приводом, они не могут сравниться со скоростями шпинделей DD.
Это связано с тем, что шпиндели с зубчатым приводом лучше подходят для операций с высоким крутящим моментом и больших объемов , таких как тяжелое шлифование.
Эти сверхмощные шпиндели идеальны, если вы работаете с большими заготовками.
Я обнаружил, что скорость этих шпинделей обратно пропорциональна передаче крутящего момента. Когда вы замедляете шпиндель с зубчатым приводом, он создает больший крутящий момент, и наоборот.
Эти тяжелые шпиндели хорошо зарекомендовали себя при работе с более широкими и тяжелыми заготовками. Я рекомендую больший крутящий момент и постоянство для более стабильных заготовок.
Шпиндель с зубчатым приводом обычно дороже шпинделя с ременным приводом. Тем не менее, может достигать более высоких скоростей и передачи большего крутящего момента с такой же или, по моему опыту, большей эффективностью, чем шпиндели с ременным приводом.
Шпиндель с ременным приводом
Старые токарные станки обычно имеют шпиндель с ременным приводом. Шпиндели с ременным приводом вращаются медленнее, чем их аналоги с прямым приводом, и замедлят работу при больших объемах операций.
Основными частями этого типа шпинделя являются шпиндель и подшипниковые валы, а также двигатель с системой ременного шкива для обеспечения мощности.
Все эти детали находятся в корпусе шпинделя, кроме двигателя.
Внешний двигатель может изменять скорость вращения шпинделя токарного станка с 12 000 до 15 000 об/мин с помощью регулировки ремня и шкивов.
12 000–15 000 об/мин — безопасный рабочий диапазон для этих шпинделей. Однако вы рискуете проскальзыванием или износом ремня при приближении к более высоким скоростям.
Благодаря меньшему количеству деталей, чем другие типы шпинделей, эти шпиндели быстрее ремонтируются и заменяются и идеально подходят для тяжелых операций обработки.
Шпиндель с ременным приводом также дешевле, чем его аналоги, и может быть оснащен различными двигателями, поскольку они устанавливаются снаружи.
Как ухаживать за шпинделями
Шпиндель должен быть прочным для выполнения больших объемов работ, и вы также можете продлить срок службы шпинделя при правильном обслуживании.
Шпиндель токарного станка обычно состоит из нескольких частей, о которых я кратко расскажу здесь.
Это не только передняя и задняя бабки.
Проверьте свою переднюю бабку и патрон
Передняя бабка вашего токарного станка также служит корпусом шпинделя и опорой для внешних двигателей, если вы используете шпиндель с ременным приводом или шпиндели с прямым приводом для современных токарных станков.
Важно регулярно проверять переднюю бабку на наличие мусора и очищать ее по мере необходимости. Любая стружка внутри может вызвать проблемы в дальнейшем.
При надлежащем обслуживании и уходе передняя бабка и патрон будут защищены от любых потенциальных опасностей!
Стружка и мусор внутри передней и задней бабки могут повлиять на выравнивание и снизить точность вашей работы.
Подшипники
Корпус шпинделя не просто удерживает вал на месте; он также имеет несколько подшипников, которые вращаются вместе с заготовкой.
Подшипники шпинделя часто могут издавать шум независимо от скорости вашего токарного станка, поэтому, если вы услышите их грохот, не волнуйтесь.
Однако ваш шпиндель необходимо регулярно смазывать во избежание чрезмерного или пронзительного шума от подшипников. Без достаточного количества смазки подшипники вашего шпинделя могут даже заклинить!
Перестаньте болтать
Напомню, когда я говорю «болтовня», я не имею в виду болтовню. Я говорю о вибрациях в вашей машине во время работы.
Вибрация возникает, когда заготовка, шпиндель и станок вибрируют с неправильной частотой и могут оставлять волны и неровные следы на заготовке. Эта «самовозбуждающаяся вибрация» будет передаваться следующей заготовке.
Неровная отделка — неотложная проблема, но ситуация усугубляется. Чрезмерная вибрация может сократить срок службы вашего шпинделя, делая проблему очень дорогостоящей.
Как исправить болтовню?
Дребезг может серьезно ограничить производительность, если вам нужно точно обработать металлическую заготовку, поэтому лучше всего сразу же справиться с ним, как только вы его обнаружите.
Одно из первых решений, которое вы можете попробовать, чтобы остановить вибрацию , это закрепить заготовку с помощью задней бабки .
Следуйте рекомендациям производителя
Хорошо, в основном . Производитель оценивает шпиндели по всем параметрам, включая максимальную скорость, срок службы и многое другое.
Если производитель вашего шпинделя указал максимальную скорость для дерева или металла, то я рекомендую придерживаться этого диапазона . Обратите внимание, что шпиндели с ременным приводом будут иметь более короткий срок службы при работе на максимальной скорости!
Ваша конкретная сборка также может иметь оптимальную скорость вращения шпинделя, которую вы нашли в ходе обширных испытаний. Лучше оставаться в этом диапазоне, чтобы избежать каких-либо проблем.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Если у вас есть дополнительные вопросы о токарных станках с ЧПУ и процессе обработки, загляните в этот раздел, чтобы найти мои ответы!
Что такое шпиндель токарного станка с ЧПУ?
Токарные станки с ЧПУ также имеют токарный шпиндель, аналогичный шпинделю ручного токарного станка.
Токарному станку с ЧПУ обычно требуются высокоскоростные шпиндели для более сложной работы.
Подобно ручному токарному станку, режущий инструмент на токарном станке с ЧПУ неподвижен , а шпиндель вращает заготовку вокруг него .
Это отличается от фрезерных станков с ЧПУ, где различные прикрепленные режущие инструменты вращаются вокруг неподвижной заготовки.
Почему шпиндель токарного станка полый?
Поскольку токарные станки используются для точной обработки металлических заготовок, сам шпиндель обычно является полым, что позволяет токарному станку удерживать более крупные и длинные заготовки.
Полый шпиндель пригодится, если вам нужно обработать древесину определенной длины, но ваша текущая заготовка слишком длинная.
Вы можете резать и работать, пока материал не достигнет желаемой длины , а затем сохранить неиспользованный запас на потом. Просто убедитесь, что ваш приклад может пройти через отверстие шпинделя!
Какие основные компоненты токарного станка?
Ранее я упоминал, что шпиндель токарного станка — одна из самых важных его частей, но это еще не все.
Основными частями токарного станка являются передняя бабка , задняя бабка, каретка и станина .
Передняя бабка содержит шпиндель токарного станка и электродвигатели, помогающие шпинделю вращаться. Он также содержит патрон шпинделя, сконфигурированный для устойчивого удержания заготовки.
Заднюю бабку я прикрыл выше, поэтому расскажу о каретке. Этот компонент позволяет управлять положением режущего инструмента по мере необходимости и перемещается с помощью механической подачи.
Заключительные мысли
Надеюсь, вы не будете застигнуты врасплох в следующий раз, когда кто-то спросит вас: «Эй, а что такое токарный шпиндель?»
Работа на токарном станке поначалу может показаться сложной, но как только вы освоите основы (например, шпиндели и техническое обслуживание), вы в конце концов научитесь. Не забывайте ухаживать за шпинделем токарного станка и регулярно проверяйте остальную часть вашего токарного станка, чтобы упростить процесс обработки!
Обзор встроенных электрических шпинделей, используемых в токарных станках с ЧПУ
Назад ко всем событиям- Календарь Google ИКС
Шпиндель станка — это ось движения, которая приводит в движение инструмент или заготовку на станке для создания режущего движения. В соответствии с различными способами привода шпинделя шпиндели станков можно разделить на две категории: механические шпиндели и электрические шпиндели.
Компоненты механического шпинделя обычно состоят из шпинделя, подшипника и передаточного устройства (включая шестерню с регулируемой скоростью, ремень или муфту) и т. д. В токарном станке с ЧПУ шпиндель вращается шпиндельным двигателем и промежуточным устройство передачи на совместную работу, которое сильное в высоком выходном крутящем моменте и мощности, но слабое в скорости, точности и плавности.
Высокоскоростной двигатель электрического шпинделя представляет собой встроенную конструкцию, которая объединяет функцию шпинделя станка с функцией двигателя. Электрический шпиндель приводится в движение внутренним двигателем и управляется для получения необходимой рабочей скорости и крутящего момента; таким образом, его также называют встроенным электрическим шпинделем или шпинделем с прямым приводом (DDS).
Электрический шпиндель устраняет необходимость в ремнях, шестернях или муфтах, уменьшая длину главной приводной цепи до нуля и обеспечивая «нулевой привод» для станка, эффективно улучшая общую производительность шпинделя на высоких скоростях.
Благодаря встроенному двигателю, непосредственно приводящему в движение электрический шпиндель, токарный станок с ЧПУ оснащен электрическими шпинделями, которые обладают характеристиками компактности, легкости, низкого уровня шума и вибрации, небольшая инерция вращения и т.
д. электрические шпиндели могут быстро запускаться и останавливаться при высокой скорости, ускорении и фиксированном угле, а динамическая точность и стабильность лучше, что может удовлетворить потребности станков с ЧПУ для высокоскоростной резки и точной обработки. . Поскольку промежуточное изменение скорости и устройство передачи исключены, нет промежуточного звена передачи внешней силы, динамическая нагрузка на подшипник шпинделя меньше, а срок его службы увеличивается; в шпинделе используется технология преобразования частоты переменного тока и векторного управления, поэтому он может реализовать бесступенчатую регулировку скорости в пределах номинального диапазона скоростей, чтобы адаптироваться к потребностям различных условий работы и изменениям нагрузки во время работы станка.
Электрический шпиндель имеет полную функцию «шпиндельного узла», которая не зависит от системы привода станка и общей конструкции, что способствует модульности конструкции станка. Производители шпинделей предлагают различные варианты стандартизированных и серийных электрических шпинделей в зависимости от использования станков, конструкции и рабочих параметров, что меняет «большую и полную» производственную модель традиционных производителей станков, сокращая цикл разработки и производства станков.
. Кроме того, стандартизированные и серийные электрические шпиндели легко формировать специализированные и крупносерийные производственные мощности, что способствует снижению производственных затрат.
Для высокопроизводительных станков с ЧПУ, таких как станки с параллельным движением, пятисторонние обрабатывающие центры, станки для обработки мелких и микроотверстий, процесс и заготовка более специфичны, поэтому существуют особые требования к скорости вращения шпинделя, Точность и конструкция станка. Благодаря интегрированной конструкции и отличным характеристикам высокой скорости и точности, электрический шпиндель эффективно реализует особые требования некоторых высокопроизводительных станков с ЧПУ.
3. Применение электрического шпинделя становится все более популярным в отрасли токарных станков с ЧПУ. инструменты и технология высокоскоростной резки, электрические шпиндели стали постепенно применяться к фрезерным станкам с ЧПУ, обрабатывающим центрам и другим высококачественным станкам с ЧПУ.
В настоящее время в Китае разработана серия высокопрочных высокоскоростных электрических шпинделей, которые широко используются в производстве станков с ЧПУ и в других областях; мы перешли от шлифовальных электрошпинделей к фрезерным электрошпинделям, которые не только могут обрабатывать сложные детали различной формы, но и разработали высокоскоростные фрезерные электрошпиндели с воздушным охлаждением, что способствовало применению высокоскоростных электрошпинделей при фрезеровании.
4. Введение основной конструкции и компонентов электрического шпинделя Основная конструкция электрического шпинделя включает двигатель без корпуса, шпиндель, подшипник, корпус шпинделя, модуль привода, устройство охлаждения и т. д. Из компонентов они включают узел шпинделя, высокоскоростной двигатель, опорные детали, систему охлаждения, узел цилиндра, узел протяжки и узел воздушного уплотнения, а их конкретная структура и состав варьируются в зависимости от различий в требованиях к производительности различных приложений.
